China: innovaties in zuurstofzuivering? 

Als je hoort over “innovaties op het gebied van zuurstofzuivering uit China?”, is de eerste gedachte opnieuw marketing, opnieuw beloven ze bergen goud. Vaak kwam ik projecten tegen waarin, onder mooie woorden, een regelrechte herverpakking van oude technologieën verborgen zat, of iets dat zo grof was dat het niet eens in de buurt kwam van industriële toepassing. Maar de afgelopen vijf tot zeven jaar is het beeld, eerlijk gezegd, begonnen te veranderen. En het gaat niet om luide uitspraken, maar om specifieke projecten die ik heb gezien of gehoord van collega’s die op locatie werkten. Dit gaat niet over fundamentele ontdekkingen, maar eerder over systemen, toegepaste techniek - hoe bekende principes op het niveau van betrouwbare, efficiënte en, kritisch gezien, economisch haalbare apparatuur kunnen worden gebracht. Dit is vooral merkbaar in de sectorzuurstof zuiveringvoor de metallurgie, de chemische industrie en de geneeskunde.

Waar komt deze interesse vandaan?

Het komt allemaal neer op schaal. De Chinese industrie is een gigantische verbruiker van industriële gassen. Elke, zelfs kleine, verhoging van de efficiëntie van het luchtscheidingsproces of de productzuivering levert op nationale schaal enorme besparingen op. Daarom zijn investeringen in R&D hier behoorlijk pragmatisch. Maar een andere drijfveer wordt vaak over het hoofd gezien: de milieuregelgeving. Ze worden met grote sprongen strakker en 'produceren eenvoudigweg zuurstof'. niet genoeg. Het is noodzakelijk om het energieverbruik (en dus de uitstoot van energiecentrales) te minimaliseren en de zuiverheid van het outputproduct te garanderen, zodat bijvoorbeeld in de elektronica-industrie geen risico bestaat op besmetting van siliciumwafels.

Ik heb ooit meegewerkt aan een audit van een kortcyclische warmteloze adsorptie (PSA) installatie voor de productie van medische zuurstof. De klant klaagde over het hoge verbruik van zeoliet en een daling van de productiviteit. Het standaardantwoord is om het adsorbens te vervangen. Maar Chinese ingenieurs van het ontwikkelingsbedrijf lijken dat wel te doenChengdu Yizhi Technologie Co., dieper gegraven. Ze boden niet alleen een ander type zeoliet aan, maar herzagen de volledige hydrodynamica in de kolommen en veranderden de configuratie van de verdeelbakken om de stromingsweerstand te verminderen en wateroverlast te voorkomen. Het resultaat is dat ze niet alleen de levensduur van het adsorbens met 30% verlengden, maar ook het energieverbruik van de compressor verminderden. Dit is een typisch voorbeeld van hun aanpak: niet het wiel opnieuw uitvinden, maar elke versnelling daarin tot het uiterste optimaliseren.

Trouwens, ongeveerChengdu Yizhi Technologie Co. (https://www.yzkjhx.ru). Dit is niet alleen een fabrikant, maar hoe ze zichzelf positioneren: een ontwerpinstituut opgericht op basis van een chemisch technologiebedrijf. Een maatschappelijk kapitaal van 120 miljoen yuan is een serieus bod. Hun kracht is naar mijn mening dat ze fungeren als schakel tussen fundamenteel onderzoek (waarvan er inmiddels veel is in China) en de daadwerkelijke werkvloer. Ze nemen een laboratoriumontwikkeling, testen deze op proefinstallaties en bieden de klant vervolgens een kant-en-klare kant-en-klare technologische oplossing. Ik zag hun projecten over de diepe zuivering van zuurstof uit koolwaterstoffen voor oxidatieprocessen - daar werd de combinatie van katalytische en adsorptiemethoden zeer vakkundig gebouwd.

Waar zoeken ze precies naar doorbraken?

Als we het hebben over technologische gebieden, richt de aandacht zich op verschillende groeipunten. De eerste zijn membranen. Niet die generieke polymeermembranen voor grove scheiding, maar zeer selectieve composietmaterialen. Chinese laboratoria experimenteren actief met nanoporeuze structuren op basis van metaal-organische raamwerken (MOF's) of grafeenoxiden. Tot nu toe zijn dit vooral artikelen in wetenschappelijke tijdschriften, maar er zijn al pilotlijnen waarin dergelijke membranen worden getest om microonzuiverheden van stikstof en argon uit de zuurstofstroom te verwijderen. Het probleem is, zoals altijd, duurzaamheid en schaalvergroting. Een technoloog die ik ken, klaagde dat een op MOF gebaseerd membraan de eerste tweehonderd uur een fantastische selectiviteit vertoonde, en daarna begonnen de poriën verstopt te raken met iets dat zelfs analyse niet onmiddellijk kon identificeren.

Het tweede gebied zijn adsorbentia. Hier gaat het werk in twee richtingen: de creatie van zeolieten met een bepaalde poriegrootte (voor een specifiek vervuilend molecuul) en de ontwikkeling van hybride materialen. Bijvoorbeeld zeoliet geïmpregneerd met nanodeeltjes van zilver- of mangaanoxide, dat niet alleen onzuiverheden zoals ethyleen of acetyleen adsorbeert, maar ook katalytisch ontleedt. Het is van cruciaal belang voor de productie van zuurstof voor de ademhaling en voor sommige chemische syntheses. Ik zag een experimentele batch van dergelijk materiaal - het leek op gewone korrels, maar de regeneratie ervan vereiste geen standaard verwarming, maar wassen met een bepaald gasmengsel. Ingenieurs moesten de klepbedieningseenheid opnieuw uitvoeren.

Ten derde: is het ‘slim’? controle. Het lijkt erop: wat is hier nieuw? Maar Chinese bedrijven, waaronder Yizhi Technology, implementeren actief systemen die zijn gebaseerd op het Industrial Internet of Things (IIoT) en machinaal leren. Sensoren monitoren niet alleen druk en temperatuur in realtime, maar ook de spectrale samenstelling van de uitlaatstroom. Het algoritme leert het moment van doorbraak van onzuiverheden of uitputting van het adsorbens niet op basis van een vaste tijd, maar op basis van de dynamiek van veranderingen in parameters. Hierdoor kunt u cycli optimaliseren en energie en hulpbronnen besparen. Het is waar dat dergelijke systemen in het begin hoofdpijn bezorgen voor onderhoudspersoneel dat gewend is aan knoppen en manometers.

Dips en valkuilen

Je kunt niet over innovatie praten zonder over mislukkingen te praten. Er zijn er genoeg. Een veel voorkomend verhaal is dat laboratoriumsucces te snel en op grove wijze wordt uitgeprobeerd om aan de industrie te worden overgedragen. Er was een geval bij één staalfabriek: ze introduceerden een nieuwe regelingzuurstof zuiveringmet behulp van katalyse bij lage temperatuur om waterstof te verwijderen. In het laboratorium, met puur synthesegas, werkte alles perfect. In de fabriek bevatte de stroom sporen van siloxanen uit compressorsmeermiddelen, waarmee geen rekening werd gehouden. Is de katalysator vergiftigd? binnen een week werd het project bevroren en keerden ze terug naar het oude, minder effectieve, maar bewezen schema. Dit is een klassieke fout: het echte, ‘vieze’ onderschatten? samenstelling van grondstoffen.

Een ander probleem is de economie. Het meest geavanceerde adsorbens of membraan is misschien gewoon te duur. Chinese bedrijven komen hieraan tegemoet door de productie van grondstoffen en schaalgrootte te lokaliseren. Maar zelfs dit bespaart niet altijd. Ik herinner me dat een leverancier superzeoliet aanbood met een recordvochtcapaciteit. Maar de regeneratie ervan vereiste een temperatuur die 50 graden hoger was dan de standaardtemperatuur. We zouden de oven opnieuw moeten maken en het brandstofverbruik moeten verhogen. Als gevolg hiervan werd de levenscyclus van het project negatief. Niemand heeft innovatie nodig omwille van de innovatie.

En natuurlijk de menselijke factor. Nieuwe technologieën vereisen nieuwe vaardigheden. Het is niet voldoende om de installatie te installeren; u moet mensen trainen om de installatie te bedienen, om het “gedrag” ervan te begrijpen. Ik kwam een ​​situatie tegen waarin operators, na het upgraden van de reinigingseenheid, uit gewoonte de regeneratiemodus volgens de oldtimer inschakelden, waardoor alle voordelen van het adaptieve systeem teniet werden gedaan. Ik moest ter plekke een hele reeks praktische trainingen geven.

Wat betekent dit voor de markt?

Dus wat hebben we onderaan de streep? China is niet zozeer bezig met het bedenken van volledig nieuwe principeszuurstof zuivering, hoeveel worden de wereldleider in hun ontwikkeling, integratie en commercialisering. Hun aanpak is systematisch: van fundamentele wetenschap (die genereus door de staat wordt gefinancierd) via toegepaste instituten (zoals de eerder genoemde Chengdu Yizhi Technology Co., Ltd.) tot massaproductie van apparatuur. Hierdoor ontstaat een krachtig synergetisch effect.

Voor wereldspelers is dit zowel een uitdaging als een kans. De uitdaging is dat Chinese apparatuur steeds competitiever wordt, niet alleen qua prijs, maar ook qua technische kenmerken, vooral in het middenvermogensegment. Kans - omdat er een nieuwe bron van technologische oplossingen en componenten opduikt. Het is niet langer ongebruikelijk dat Europese ingenieurs belangrijke elementen van installaties uit China kopen, bijvoorbeeld regeleenheden of gespecialiseerde adsorbers, en deze in hun complexen integreren.

Persoonlijk denk ik dat de meest interessante trend hybridisatie is. De toekomst behoort niet slechts aan één ‘overwinnaar’ toe. technologie, maar achter hun slimme combinatie. Bijvoorbeeld een membraaneenheid voor primaire verrijking, gevolgd door kortcyclische adsorptie op ‘slimme’ eenheden. zeolieten voor fijne reiniging, en dit alles onder besturing van een zelflerend systeem. Het is in de creatie van zulke flexibele, efficiënte en betrouwbare complexen, en niet in luide slogans, dat echte Chinese innovaties op dit gebied zich vandaag de dag manifesteren. En afgaande op het tempo en de diepte van de ontwikkeling zal deze trend alleen maar sterker worden.

In plaats van een conclusie: een blik vooruit

Als je verder dan de horizon probeert te kijken, zullen de belangrijkste inspanningen naar mijn mening verschuiven naar besparing van hulpbronnen en maatwerk. De eisen van de industrie worden steeds specifieker. De ene plant heeft zuurstof nodig met een zuiverheid van 99,8%, maar met een gegarandeerde afwezigheid van zelfs maar sporen van CO2, de andere - 99,5%, maar tegen de laagst mogelijke kosten onder onstabiele belasting. Er zullen minder universele oplossingen zijn.

Digitale tweelingen zullen een grote rol gaan spelen: virtuele modellen van installaties waarop nieuwe bedrijfsmodi kunnen worden getest, slijtage kan worden voorspeld en personeel kan worden opgeleid zonder risico voor de echte productie. Chinese bedrijven investeren al actief op dit gebied.

En nog een laatste ding. Het succes zal niet alleen afhangen van de technologie, maar ook van het ecosysteem. Het hangt ervan af hoe snel en soepel de gegevens van de sensoren van de installatie kunnen worden geïntegreerd in het algehele energiebeheersysteem van de fabriek of de technische gaslogistiek. Dit is waar innovatie op het gebied van zuurstofzuivering niet langer een geïsoleerde taak is, maar onderdeel wordt van het grote geheel van ‘slim’. productie. En in dit grote plaatje lijken Chinese spelers alle kansen te hebben om een ​​zeer prominente plaats in te nemen. Niet omdat ze luid schreeuwen, maar omdat ze hebben geleerd complexe dingen betrouwbaar te doen en met het oog op de uiteindelijke economie van het project. En dit is uiteindelijk het krachtigste argument op de markt.